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水质检测中电导率TDS盐度之间的关系
点击次数:385 发布时间:2018-11-12

水质检测中电导率,TDS,盐度之间的关系

 

在水质检测标准中经常可以看到电导率,TDS,盐度等标准,不少人对他们的定义不是很了解,甚至有认为三者是同一个概念。今天我们就来了解下电导率,TDS,盐度的定义及相关关系。

一、电导率:

生态学中,电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力,电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。单位以西门子每米(S/m)表示。

影响因素:

1)温度:电导率与温度具有很大相关性。在一段温度值域内,电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率,必须设定一个共同的参考温度。

2)掺杂程度: 增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度,或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率时常以电导系数来纪录;电导系数是水在 25°C 温度的电导率。

3)各向异性:有些物质会有异向性(anisotropic 的电导率,必需用 3 X 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)

二、TDS

总溶解固体(英文:Total dissolved solids),又称溶解性固体总量,测量单位为毫克/升(mg/L,它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固 体。TDS值越高,表示水中含有的杂质越多。 总溶解固体指水中全部溶质的总量,包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份,一般情况下,电导率越高,盐份越高,TDS 高。在无机物中,除开溶解成离子状的成分外,还可能有呈分子状的无机物。由于天然水中所含的有机物以及呈分子状的无机物一般可以不考虑,所以一般也把含盐 量称为总溶解固体。 但是在特定水中TDS并不能有效反映水质的情况。比如电解水,由于电解过的水中HO-等带电离子显著增多,相应的导电量就异常加大。它和电导率往往存在一种相通的关系,有时候TDS也可以用来表示电导率,两者的关系:1TDS=2μS其中μS为电导率的单位。如:0.5-Nacl/Kcl0.66-CaO3 

国家标准GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用自来水的溶解性总固体(TDS)有限量要求:溶解性总固体≤1000mg/L

三、盐度:

盐度的定义经历了几个阶段,

1)克纽森盐度公式

在本世纪初,克纽森(Knudsen)等人建立了盐度定义,当时的盐度定义是指在 1000g海水中,当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘以氯代替,所有的有机物质全部氧化之后所含固体物质的总数。其测量方法是取一定量的海水,加盐酸和氯水,蒸发至干,然后在380℃和480℃的恒温下干燥48h称所剩余固体物质的重量。

用上述的称量方法测量海水盐度,操作十分复杂,测一个样品要花费几天的时间,不适用于海洋调查,因此,在实践中都是测定海水的氯度,根据海水的组成恒定性规律,来间接计算盐度,氯度与盐度的关系式(克纽森盐度公式)如下:

S=0.030+1.8050Cl

克纽森的盐度公式使用时,用统一的硝酸银滴定法和海洋常用表,在实际工作中显示了极大的优越性,一直使用了70年之久。但是,在长期使用中也发现,克纽森的盐度公式只是一种近似的关系,而且代表性较差;滴定法在船上操作也不方便。于是人们寻求更更快速的方法。

2)重新定义  盐度与氯度的上述关系式,建立在海水组成恒比规律的基础上,这是不严格的;况且当时所取的水样,多数为波罗的海表层水,难以代表整个大洋水的规律。实际上,关系式中的常数项 0.030,不符合大洋海水盐度变化的实际情况。根据海水的电导率取决于其温度和盐度的性质,通过测定其电导率和温度就可以求得海水的盐度。

1950年以后,电导盐度计的研究和发展,使盐度的测定方法得到简化,精密度也提高,比测定氯度后计算盐度的方法,更加准确和方便。因此,UNESCO、国际海洋考察理事会(ICES)、 海洋研究科学委员会(SCOR)和国际海洋物理科学学会(IAPSO4个国际组织联合发起,于1962 5月召开会议,成立了海水状态方程式联合小组。此小组于1963年第二次会议上改名为“海洋用表与标准联合专家小组(JPOTS)”。经过多次讨论和研 ,为了保持历史资料的统一性,将盐度公式改为

S=1.80655Cl

R.A.考克斯等对采自各大洋和海区的135个水样(深度在100米以内)的氯度值进行了准确的测定,按上述公式换算成盐度,并测定了电导比R15,得到S‰与R15关系的多项式

S=-0.08996+28.2970R15+12.80832R215-10.67869R315+5.98624R415-1.32311R515

式中R15 为一个标准大气压和 15°C条件下海水样品与S=35.000的标准海水电导率的比值。1966,JPOTS推荐这多项式为海水盐度定义。同年,UNESCO和英国国立海洋研究所出版的《国际海洋用表》,其中的盐度数据,就是采用上述测定电导率后换算成盐度的方法。

3 实用盐度标度  20世纪70年代以后,现场仪器如电导-温度-深度仪(CTD)等的应用,越来越多,而国际海洋用表(1966)中没有包括10°C以下的盐度数据,致使低于10°C的现场测定结果,无法统一。此外,测定了19671969年制备的标准海水,还发现用电导法测得的盐度,和从氯度换算得到的不一致,而出现了标准海水作为电导率标准的可靠性问题。因此 JPOTS决定使用标准KCL溶液标定标准海水,并推荐1978年实用盐度标度。 
本来,盐度(SA)为海水中溶质质量和海水质量的比值,但它实际上不能直接测定,故用K15定义海水的实用盐度(S)来表达海洋观测的结果。 
S=a0+a1K1/215+a2K15+a3K3/215+a4K215+a5K5/215 
a0=0.0080 a1=-0.1692 
a2=25.3851 a3=14.0941 
a4=-7.0261 a5=2.7081 
Σai=35.0000 2S42 
式中K15是在15°C和一个标准大气压的条件下,海水样品电导率和质量比为 32.4356×10-3的KCL溶液电导率的比值。当K15准确为1时,恰好等于35。 
实用盐度值为过去盐度值的1000倍,例如,过去盐度值为 0.03512(即35.12‰),实用盐度值则为35.12 
从定义的实用盐度公式可以看出,氯度被看作是和实用盐度无关的一个独立变量。 
实用盐度的通用标准仍为标准海水,后者除标有氯度值外,尚标有K15值。

所以从上述文章的描述可以发现,电导率,TDS,盐度不是同一个概念,但是三者之间是有密切的关系的。

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